20Cr模具鋼-20Cr的特性、化學成分、熱處理工藝及應用
20Cr鋼為常用的滲碳型塑料模具鋼，其淬透性高于20鋼，油淬得到半馬氏體組織的截面直徑尺寸為20~30mm。
⒈20Cr鋼的特性
⑴、20Cr鋼經淬火、低溫回火處理，可獲得綜合力學性能，低溫沖擊韌性好，回火脆性不明顯。
⑵、因不含細化晶粒的元素，20Cr鋼經滲碳或碳氮共滲后，晶粒較粗大，需經二次淬火處理，以改善心部的強韌性。
⑶、20Cr鋼在正火處理硬度為170~217HBS時，切削加工性能為65%。
⑷、20Cr鋼焊接性能中等，冷塑性變形性能中等，常采用冷擠壓成形方法來制造模具隨后再經滲碳或碳氮共滲+淬火、低溫回火處理，使模具表面呈現很高的硬度與耐磨性，同時心部保持較好的強韌性，滿足模具使用要求。
⑸、20Cr鋼中加入Cr元素，主要是提高鋼的淬透性。淬火加熱時，Cr、Mn、Si元素完全固溶于奧氏體中，提高鋼的淬透性。
⑹、20Cr鋼淬火后，Cr、Mn、Si元素固溶強化基體組織，并改善基體組織的回火穩定性。
⑺、20Cr鋼低溫回火時，部分Cr、Mn元素從基體組織中擴散到析出滲碳體Fe3C中，形成合金滲碳體（Cr、Mn、Fe）3C，改善其硬度。
⒉20Cr鋼主要化學成分
0.18%~0.24%C、0.17%~0.37%Si、0.50%~0.80%Mn、0.70%~1.00%cr、≤0.035%P、≤0.035%S。
⒊20Cr鋼的熱處理工藝
20Cr鋼相變點為：Ac1765℃、Ac3836℃、Ar1702℃、Ar3799℃。
20Cr鋼始鍛溫度1200℃，終鍛溫度800℃，鍛造后堆積冷卻。
20Cr鋼常見的熱處理工藝
熱處理工藝 工藝參數 硬度要求 工藝特點
去應力退火 加熱700~720℃，保溫，空冷 ≤179HBS 消除殘余應力，消除加工硬化
完全退火 加熱860~890℃，保溫，爐冷 ≤179HBS 消除殘余應力，降低硬度
不完全退火 加熱790℃，保溫8h，690℃等溫3h，出爐筒冷  獲得粒狀珠光體
正火 加熱870~900℃，保溫，空冷 ≤217HBS 加熱溫度在Ac3836℃線之上，細化晶粒，消除組織缺陷，以獲得珠光體+少量鐵素體組織
淬火 加熱860~880℃，保溫，水冷或油冷 34~38HRC 淬火溫度高，淬透性低，變形較大，硬度低，耐磨性差
 加熱880℃，保溫，200℃硝鹽分級后油冷(200℃回火1h)  獲得板條馬氏體，變形小
 加熱880℃，保溫，油冷。再加熱820，200℃硝鹽分級后油冷(200℃回火1h)  獲得板條馬氏體，變形小
 加熱880℃，保溫，油冷。再加熱780℃，保溫，400℃硝鹽浴等溫5min后油冷(200℃回火1h)  獲得板條馬氏體，變形小。ób：653.2MPa，δ5：26.9%
 加熱920℃，保溫，10%NaCl水冷(350℃回火1h) 37HRC 獲得回火屈氏體。ób：1200MPa，ós：1000Mpa，αk：64.1J/cm2，K1c：3335.7MPa
回火 加熱160~180℃，保溫2h，空冷 32~36HRC 獲得回火馬氏體組織
 加熱450~480℃，保溫2h，空冷 ≤250HBS 獲得回火屈氏體組織
氣體滲碳 加熱900~920℃，以0.15~0.2mm/h計保溫時間  加熱溫度不超過920℃，以避免晶粒長大
滲碳后淬火與回火 一次淬火：加熱860~890℃，只溫后水冷或油冷
二次淬火：加熱780~820℃，保溫后水冷或油冷 60~63HRC 心部保持良好韌性的同時，表層獲得高的強度、硬度與耐磨性
 回火：加熱170~190℃，保溫2h，空冷 表：58~62HRC
心；28~32HRC 
滲碳+表面感應淬火+低溫回火 滲碳：加熱900~920℃，以0.15~0.2mm/h計保溫時間  加熱溫度不超過920℃，以避免晶粒長大
 表面感應淬火：表面溫芳840~860℃ 59~63HRC 表面溫度不宜過高，以防表面晶粒粗大
 低溫回火：加熱170~190℃，保溫2h，空冷 表面硬度58~62HRC 表面獲得回火馬氏體組織
氣體碳氮共滲 共滲溫度840~860℃，出爐水冷或油冷 60~65HRC 心部保持良好韌性的同時，表層獲得高的強度、硬度、耐磨性與耐蝕性
 回火溫度150~180℃，出爐空冷 表：58~62HRC
心：28~32HRC 
固體滲硼 滲硼溫度900℃，保溫4h，油冷(滲硼劑：85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。滲層0.115~0.139mm 1689~1789HV0.1 表面形成高硬度的硼化物層而心部為淬火組織
⒋20Cr鋼的應用
20Cr鋼適宜制造耐磨性高、尺寸不大的塑料模具。
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